Скрининг и оценка показателей эффективности спектров поглощения многокомпонентных газов при самовозгорании углей

Для решения проблем перекрестной интерференции и перекрытия спектров поглощения индексных углеводородных газов, в том числе монооксида углерода (CO), двуокиси углерода (CO₂), метана (CH₄), этилена (C2H₄), ацетилена (C₂H₂) и кислорода (O₂), при самовозгорании угля моделируется уточненное распределение их линий поглощения в ИК-диапазоне спектра. Путем выбора оптимальных линий поглощения для каждого газа экспериментально проверена их эффективность обнаружения, результаты проанализированы с использованием дисперсионного метода Аллана. Оптимальные линии поглощения CO, CO₂, CH₄, C₂H₄, C₂H₂ и O₂ расположены при 1566.64, 1572.32, 1653.72, 1626.34, 1530.37 и 760.65 нм соответственно. Относительные ошибки обнаружения 0.62, 0.51, 3.06, 4.20, 0.58 и 1.96%, пределы обнаружения 3.47×10^–6, 4.56×10^–6, 0.53×10^–6, 2.85×10^–6, 0.33×10^–6 и 1581×10^–6 соответственно. Значительно улучшены чувствительность и точность обнаружения. Полученные результаты обеспечивают основу для решения проблемы перекрестной интерференции между индексными газами при контроле самовозгорания при добыче битуминозных углей. 

1. Z. Q. Tang, S. Q. Yang, G. Xu, M. Sharifzadeh, Proc. Saf. Environ., 132, 182–188 (2019).

2. Y. W. Song, S. Q. Yang, X. C. Hu, W. X. Song, N. W. Sang, J. W. Cai, Q. Xu, Proc. Saf. Environ., 129, 8–16 (2019).

3. W. C. Zheng, S. Q. Yang, W. Z. Li, J. Wang, Fire Mater., 44, No. 5, 660–672 (2020).

4. B. Du, Y. T. Liang, F. C. Tian, Fire Safety J., 121, 103298 (2021).

5. W. C. Xia, Y. J. Li, C. K. Niu, Energ. Source A, 41, No. 9, 1110–1115 (2019).

6. H. Q. Zhu, K. Sheng, Y. L. Zhang, S. H. Fang, Y. L. Wu, PLoS One, 13, No. 8, 0202724 (2018).

7. Q. Xu, S. Q. Yang, J. W. Cai, B. Z. Zhou, Y. A. Xin, Proc. Saf. Environ., 118, 195–202 (2018).

8. L. Ma, R. Z. Guo, M. M. Wu, W. F. Wang, L. F. Ren, G. M. Wei, Proc. Saf. Environ., 142, 370–379 (2020).

9. T. Ma, X. K. Chen, X. W. Zhai, Y. E. Bai, RSC Adv., 9, No. 56, 32476–32489 (2019).

10. H. C. Ji, W. Zeng, Y. Q. Li, Nanoscale, 11, No. 47, 22664–22684 (2019).

11. W. Li, W. X. Luo, M. Y. Li, L. Y. Chen, L. Y. Chen, G. Hua, M. J. Yu, Front. Chem., 9, 723186 (2021).

12. M. M. Kmiec, D. Tse, P. Kuppusamy, Adv. Exp. Biol., 1269, 259–263 (2021).

13. J. E. Welke, K. C. Hernandes, K. P. Nicolli, J. A. Barbara, A. C. T. Biasoto, C. A. Zini, J. Sep. Sci., 44, No. 1, 135–168 (2021).

14. H. Sun, Y. B. Shi, X. Ding, X. B. Ding, H. B. Wu, IEEE Access, 9, 51983–51995 (2021).

15. Y. S. H. Parkhangil, J. Sensor Sci. Technol., 27, No. 5, 294–299 (2018).

16. Z. L. Cui, X. X. Zhang, D. C. Chen, Y. Li, Y. F. Wang, Y. Zhang, H. Wang, Appl. Spectrosc., 75, No. 3, 265–273 (2021).

17. V. Vitvitsky, R. Banerjee. Hydrogen Sulfide Redox Biology A, 554, 111–123 (2015).

18. Y. C. Lin, F. Liu, X. G. He, W. Jin, M. Zhang, Opt. Express, 25, No. 25, 31568 (2017).

19. C. Lindner, J. Kunz, S. J. Herr, S. Wolf, J. Kiebling, Opt. Express, 29, No. 3, 4035–4047 (2021).

20. R. N. Sa, L. B. Bu, Q. Wang, J. Zhou, Optik, 149, 113–124 (2017).

21. Z. L. Cui, X. X. Zhang, Z. Cheng, Y. L. Li, H. Xiao, Spectrochim. Acta A, 215, 187–195 (2019).

22. M. Reeves, M. Musculus, P. Farrell, Appl. Optics, 37, No. 28, 6627–6635 (1998).

23. C. W. Wen, X. Huang, C. L. Shen, J. Raman Spectrosc., 51, No. 5, 781–787 (2020).

24. S. L. Zha, H. L. Ma, C. L. Zha, X. Y. Cai, Y. Y. Li, J. Near Infrared Spec., 28, No. 4, 236–242 (2020).

25. K. L. Mackay, A. Chanda, G. Mackay, J. T. Pisano, T. D. Durbin, K. Crabbe, T. Smith, J. Appl. Spectrosc., 83, No. 4, 627–633 (2016).

26. J. M. Rey, M. Fill, F. Felder, M. W. Sigrist, Appl. Phys. B-Lasers O, 117, No. 3, 935–939 (2014).

27. P. Werle, R. Muckel, F. D’Amato, T. Lancia, Appl. Phys. B-Lasers O, 67, No. 3, 307–315 (1995).

28. U. Gustafsson, J. Sandsten, S. Svanberg, Appl. Phys. B-Lasers O, 71, No. 6, 853–857 (2000).

29. C. Murzyn, A. Sims, H. Krier, N. Glumac, Opt. Laser. Eng., 110, No. 11, 186–192 (2018).

30. X. Q. Guo, F. Zheng, C. L. Li, X. F. Yang, N. Li, Opt. Laser. Eng., 115, No. 4, 243–248 (2019).

31. A. Sepman, Y. Ögren, Z. Qu, H. Wiinikka, F. M. Schmidt, P. Combust. Inst., 36, No. 3, 4541–4548 (2017).

32. H. Xia, W. Q. Liu, Y. J. Zhang, R.F. Kan, Y. B. Cui, M. Wang, Y. He, X. J. Cui, J. Ruan, H. Geng, Spectrosc. Spectr. Anal., 29, No. 3, 844–847 (2009).

33. R. F. Kan, H. H. Xia, Z. Y. Xu, L. Yao, J. Ruan, Chin. J. Lasers, 45, No. 9, 67–82 (2018).

34. C. Y. Jiang, M. X. Sun, Y. X. Li, C. J. Wang, Chin. J. Lasers, 45, No. 2, 197–205 (2018).

35. M. Jiang, W. B. Feng, H. Gao, M. Zhang, X. N. Meng, J. Chin. Coal Soc., 46, No. 7, 1–6 (2021).

36. L. Jiang, H. Xia, F. Dong, T. Pang, B. Wu, Opt. Precis. Eng., 21, No. 11, 2771–2777 (2013).

37. T. J. Johnson, K. D. Hughey, T. A. Blake, W. S. Steven, L. M. Tanya, L. S. Robert, J. Phys. Chem. A, 125, No. 17, 3793–3801 (2021).

38. L. J. Lan, J. Chen, Y. C. Wu, Y. Bai, Y. F. Li, IEEE T. Instrum. Meas., 68, No. 4, 1140–1147 (2019).